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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft die Prozessautomatisierung im industriellen und privaten Umfeld. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine Klebeantenne zum Anbringen an ein abnehmbares Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul, ein abnehmbares Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul und eine Verwendung.
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HINTERGRUND
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In der Prozessautomatisierung im industriellen oder privaten Umfeld werden Messgeräte verwendet, um Prozessvariablen zu erfassen. Bei diesen Messgeräten handelt es sich beispielsweise um Füllstandmessgeräte, Grenzstandsensoren, Durchflussmessgeräte, Druckmessgeräte oder Temperaturmessgeräte.
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Um die Messwerte, die erfasst wurden, an eine externe Stelle, beispielsweise einen Server, eine Cloud oder ein Mobiltelefon zu übertragen, können drahtlose Kommunikationsverbindungen genutzt werden. Hierfür ist eine Antenne erforderlich, die im Messgerät angeordnet ist.
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DE 10 2017 010 899 A1 beschreibt einen Verbrauchszähler mit Nahbereichsfunk, der eine Messeinheit zur Erfassung von Zähler- und/oder Verbrauchsdaten, einen Speicher und Kommunikationsmittel aufweist.
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DE 10 2017 102 349 A1 beschreibt eine Antenne zur Kommunikation mittels Wellen, bei welcher eine elektromagnetische Bandlücke auf eine Flecken-Antenne angewandt wird.
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WO 2024/141499 A1 beschreibt ein Wälzlager mit konzentrischen, zueinander verdrehbaren Lagerringen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Antenne für ein Messgerät bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Klebeantenne zum Anbringen an ein abnehmbares Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul eines Messgeräts zur Prozessautomatisierung im industriellen und privaten Umfeld. Die Klebeantenne weist eine Kontaktflächenanordnung auf, die eingerichtet ist zum Anschluss an eine Elektronik des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls, wobei die Klebeantenne zum Übertragen von Daten, insbesondere von Messdaten, des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls eingerichtet ist. Die Klebeantenne ist darüber hinaus zum Aufkleben auf eine Oberseite des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls eingerichtet, so dass sie in einfacher Art und Weise an dessen Außenseite befestigt werden kann.
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Bei dem abnehmbaren Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul handelt es sich um eine modulare Einheit, die auf das Messgerät aufgesetzt und daran angebracht werden kann. Während dieses Aufsetz- oder Anbringungsvorgangs erfolgt eine Kontaktierung beziehungsweise ein Anschluss der Elektronik des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls an die Messgeräteelektronik, so dass zwischen diesen beiden Elektroniken Daten ausgetauscht werden können und, falls erforderlich, das Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul mit Energie vom Messgerät versorgt werden kann.
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Das Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul kann eine eigene Energieversorgung in Form einer Batterie aufweisen. In diesem Fall ist eine Energieversorgung durch das Messgerät nicht erforderlich.
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Beispielsweise ist die Klebeantenne flächig und/oder folienartig ausgeführt, so dass sie bei ihrer Anbringung an der Oberseite des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls an die Form dessen Oberfläche angepasst werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die Kontaktflächenanordnung einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt auf, welche in Form von Kontaktstreifen ausgebildet sind, so dass sie sich durch entsprechende Schlitze im Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul von der Oberseite zu dessen Unterseite hindurchführen lassen, um dort an die Elektronik des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls angeschlossen zu werden.
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Dieser Anschluss erfolgt beispielsweise mittels Federkontakten, die im Messgerät angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind der erste Kontaktstreifen und der zweite Kontaktstreifen senkrecht zueinander angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass deren Längserstreckungen senkrecht zueinander stehen, die beiden Kontaktstreifen sich aber in derselben Ebene befinden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die Klebeantenne einen Klebefilm zum Anbringen an das abnehmbare Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul auf. Dies ermöglicht eine einfache Installation.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein abnehmbares Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul eines Messgeräts zur Prozessautomatisierung im industriellen und privaten Umfeld, welches eine oben und im Folgenden beschriebene Klebeantenne aufweist, die auf die Oberseite des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls aufgeklebt ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist das abnehmbare Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul eine Kontaktstiftanordnung auf, welche die Elektronik des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls mit der Kontaktflächenanordnung der Klebeantenne verbindet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Elektronik des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls vergossen und die Klebeantenne wurde erst nach dem Vergießen der Elektronik an die Elektronik angeschlossen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung eines oben und im Folgenden beschriebenen abnehmbaren Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls ein Messgerät, insbesondere für ein Füllstandmessgerät, einen Grenzstandsensor, ein Druckmessgerät oder ein Durchflussmessgerät.
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Unter dem Begriff „Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld“ kann ein Teilgebiet der Technik verstanden werden, welches Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Ein Ziel der Prozessautomatisierung ist es, das Zusammenspiel einzelner Komponenten einer Werksanlage in den Bereichen Chemie, Lebensmittel, Pharma, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau zu automatisieren. Hierzu können eine Vielzahl an Sensoren eingesetzt werden, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie, wie bspw. mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extremen Temperaturen und extremen Drücken, angepasst sind. Messwerte dieser Sensoren werden üblicherweise an eine Leitwarte übermittelt, in welcher Prozessparameter wie Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Druck oder Dichte überwacht und Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können.
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Ein Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Logistikautomation von Anlagen und die Logistikautomation von Lieferketten. Mit Hilfe von Distanz- und Winkelsensoren werden im Bereich der Logistikautomation Abläufe innerhalb oder außerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer einzelnen Logistikanlage automatisiert. Typische Anwendungen finden z.B. Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Bereich der Verkehrsüberwachung (Mautsysteme), im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich der Gebäudesicherung (Zutrittskontrolle). Gemein ist den zuvor aufgezählten Beispielen, dass eine Präsenzerkennung in Kombination mit einer genauen Vermessung der Größe und der Lage eines Objektes von der jeweiligen Anwendungsseite gefordert wird. Hierfür können Sensoren auf Basis optischer Messverfahren mittels Laser, LED, 2D-Kameras oder 3D-Kameras, die nach dem Laufzeitprinzip (time of flight, ToF) Abstände erfassen, verwendet werden.
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Ein weiteres Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Fabrik-/Fertigungsautomation. Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der Fabrikautomation ist, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d. h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierbei verwendeten Sensoren und spezifischen Anforderungen im Hinblick auf die Messgenauigkeit bei der Erfassung der Lage und Größe eines Objektes sind mit denen der im vorigen Beispiel der Logistikautomation vergleichbar.
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Die in den Ansprüchen verwendeten Begriffe sollten so ausgelegt werden, dass sie die weitestmögliche vernünftige Interpretation in Übereinstimmung mit der vorstehenden Beschreibung erhalten. Zum Beispiel sollte die Verwendung des Artikels „ein“ oder „der“ bei der Einführung eines Elements nicht so ausgelegt werden, dass sie eine Vielzahl von Elementen ausschließt. Ebenso sollte die Erwähnung von „oder“ so ausgelegt werden, dass sie eine Vielzahl von Elementen einschließt, so dass die Erwähnung von „A oder B“ nicht „A und B“ ausschließt, es sei denn, aus dem Kontext oder der vorangehenden Beschreibung geht klar hervor, dass nur eines von A und B gemeint ist. Ferner ist die Formulierung „mindestens eines von A, B und C“ als eines oder mehrere Elemente aus einer Gruppe von Elementen zu verstehen, die aus A, B und C besteht, und nicht so auszulegen, dass mindestens eines von jedem der aufgeführten Elemente A, B und C erforderlich ist, unabhängig davon, ob A, B und C als Kategorien oder auf andere Weise miteinander verbunden sind. Darüber hinaus sollte die Erwähnung von „A, B und/oder C“ oder „mindestens eines von A, B oder C“ so ausgelegt werden, dass sie jede einzelne Einheit der aufgeführten Elemente, z. B. A, jede Teilmenge der aufgeführten Elemente, z. B. A und B, oder die gesamte Liste der Elemente A, B und C umfasst.
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Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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- 1 zeigt eine Klebeantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 zeigt ein abnehmbares Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul mit einer Klebeantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 3 zeigt ein abnehmbares Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul mit einer Klebeantenne gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 4 zeigt die Rückseite des Deckels eines abnehmbaren Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls mit einer darin angebrachten Klebeantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 5 zeigt das geöffnete Gehäuse eines abnehmbaren Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 6 zeigt ein Messgerät mit einem darin angebrachten abnehmbaren Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt eine Klebeantenne 1 zum Anbringen an ein abnehmbares Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul eines Messgeräts zur Prozessautomatisierung im industriellen und privaten Umfeld.
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Die Klebeantenne 1 weist eine Kontaktflächenanordnung 2 auf, eingerichtet zum Anschluss an eine Elektronik des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls. Die Klebeantenne 1 ist zum Übertragen von Daten des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls eingerichtet sowie zum Aufkleben auf eine Oberseite des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls.
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Die Klebeantenne 1 wird auf die Oberseite des Gehäusedeckels des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls aufgeklebt und mittels zweier Kontaktflächen über Federkontakte mit der Elektronik des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls verbunden.
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Die Funkkommunikation mit einer externen Einheit erfolgt beispielsweise über NB-IoT, LoRaWAN etc. Über diese Kommunikation können insbesondere Messwerte versendet werden.
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Wie in 1 zu sehen, sind die beiden Kontaktstreifen der Kontaktflächenanordnung 2 senkrecht zueinander angeordnet. Beide verlaufen in Richtung des Displays des abnehmbaren Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls, der erste in Richtung der unteren Kante des Displays und der zweite in Richtung der linken Kante des Displays.
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Die 2 und 3 zeigen Beispiele für abnehmbare Anzeige-, Bedien- oder Funkmodule 3, 4. Damit das abnehmbare Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul 3, 4 Messwerte drahtlos versenden kann, ist ein im Modul integriertes Funkmodem nötig. Dieses Funkmodem benötigt eine entsprechende Antenne. Diese Antenne kann im Modul integriert sein, damit das Handling für den Kunden vereinfacht wird. Diese Anforderung wird mit der oben und im Folgenden beschriebenen Klebeantenne 1 umgesetzt.
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In 1 sind die Kontaktflächen der Kontaktflächenanordnung 2 für die Kontaktierung zur Elektronik des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls 3, 4 und die als Klebefläche beziehungsweise Klebefilm 10 ausgeführte Unterseite der Klebeantenne 1 dargestellt.
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2 zeigt beispielhaft, wie eine derartige Klebeantenne 1 auf die Oberseite des abnehmbaren Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls 3, 4 aufgeklebt werden kann, wobei die Kontaktflächenanordnung 2 durch Schlitze 8 im Gehäuseoberteil geführt ist. Auf der Unterseite des Gehäuseoberteils wird die Kontaktflächenanordnung 2 zur Kontaktierung mit der Elektronik des abnehmbaren Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls 3, 4, die im Gehäuseunterteil untergebracht ist, an entsprechende Kontaktstifte 7 gedrückt, die in 5 dargestellt sind.
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4 zeigt die Unterseite des Gehäuseoberteils des abnehmbaren Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls 3, 4 mit den Kontaktflächen der Kontaktflächenanordnung 2 der Klebeantenne 1. Die Kontaktflächen der Kontaktflächenanordnung 2 sind von einem umlaufenden Steg umrandet, um sie vor seitlichem Verrutschen zu schützen.
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5 zeigt das Gehäuseunterteil mit der Elektronik und den Federkontakten 7 zur Kontaktierung der Kontaktflächenanordnung 2 der Klebeantenne 1. Ein Vorteil dieser Ausführung besteht in der einfachen Montage, ohne dass die Kontakte der Klebeantenne 1 gesteckt oder gelötet werden müssen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die optimale Anpassung der Antennengeometrie an die Geometrie des Gehäuses des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls 3, 4 und die Platzierung der Klebeantenne vereinfacht sind, um sehr gute Sende- und Empfangseigenschaften bereitzustellen. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang auch der relativ große Abstand der Klebeantenne 1 zur Elektronik des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls 3, 4. Zusätzlich ist es möglich, die Klebeantenne 1 in die Frontfolie des abnehmbaren Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls 3, 4 zu integrieren, wie dies in 3 gezeigt ist.
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6 zeigt ein Messgerät 5, beispielsweise ein Füllstandmessgerät, ein Grenzstandsensor, ein Durchflussmessgerät oder ein Druckmessgerät. Das Messgerät 5 kann im Falle der Ausführung als Füllstandmessgerät oder Grenzstandsensor eine Antenne 11 aufweisen, über welche die Radarmesssignale in Richtung Füllgutoberfläche abgestrahlt werden können.
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Auf die Oberseite des Gehäuses des Messgeräts 5 ist das abnehmbare Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul 3, 4 aufgesetzt.
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Die Kontaktierung durch die Federkontakte 7 ermöglicht auch die einfache Umsetzung von Maßnahmen zum Explosionsschutz. Damit das abnehmbare Anzeige-, Bedien- oder Funkmodul 3, 4 in Zonen mit explosiven Atmosphären eingesetzt werden kann, muss sichergestellt sein, dass durch die Elektronik keine zündfähigen Funken entstehen können. Um dies zu erreichen, ist eine mögliche Maßnahme, die gesamte Elektronik des Anzeige-, Bedien- oder Funkmoduls 3, 4 zu vergießen. Der Verguss hat jedoch dämpfende Wirkung auf die Antenne, falls diese im Gehäuse integriert ist. Da die Klebeantenne 1 außerhalb der Vergussmasse, und sogar außerhalb des Gehäuses, montiert ist (Letzteres wird über die Federkontakte 7 auf einfache Weise realisiert), ist die abschirmende Wirkung der Vergussmasse weniger störend. Durch diese Art der Kontaktierung kann die Klebeantenne 1 auch erst nach dem Vergießen der Elektronik montiert/kontaktiert werden, was bei anderen Lösungen nicht ohne Weiteres möglich ist.
